U型玻璃为什么会变色呢?

2020-01-01

  那么U型玻璃为什么会变色呢?为了得到准确的答案,我们对几种U型玻璃进行了检测。在检测之前,首先我们需要理清以下几个概念:

  一、基本概念

  1.物体呈现颜色的原因

  自然界的物体根据其自身能否发光,可划分为发光体与不发光体两大类。而不发光物体又分为透明体和不透明体。不透明体的颜色是由它反射的色光决定的;透明体的颜色是由它透过的色光决定的。U型玻璃属于透明体。假如我们看到一片U型玻璃呈现出绿色,是因为它吸收了红光和蓝光,然后绿光进入了我们的眼球。

  光的反射、吸收与透射

  日常生活中常见的光源便是太阳。众所周知,太阳光谱分为可见光与不可见光两个部分。可见光的波长为380~780nm,如图6所示,散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色;而不可见光则分为两种,波长大于红光的叫红外线,波长小于紫光的叫紫外线。我们的肉眼只能捕捉到可见光,

  可见光谱

  前面说到,一块U玻的颜色取决于这块U玻透射出的可见光的颜色。那么,又是什么决定了U玻透射出的可见光的颜色呢?这还要从U玻的成分说起。不同成分的玻璃颜色不同,比如图7中的普通玻璃与超白玻璃。

  普通玻璃与超白玻璃

  2.U玻的成分与老化原因

  在工业生产中,U玻的主要原料砂子中含有一定量的铁元素,亚铁离子(Fe2+)会吸收蓝色波段和红色波段的可见光,从而让更多的绿光透过,便会导致这样生产出来的U玻偏绿色。为了弥补铁含量过高对玻璃的影响,一些厂家会在原料中加入稀土氧化剂(二氧化铈),但是这会让玻璃呈现黄色调。为了综合稀土带来的黄绿色,又要加入硒、铷或锰等化合物,它们在U玻中都能产生紫色或紫红色,正好互补黄色调[1]。经过这番调整,玻璃已不是理想中的“无色透镜”,而是呈现“白雾色”。虽然这样生产出来的U玻不再偏绿,但很大程度地降低了U玻的透光率,使得U玻不再透明而是偏白色,更严重的问题是,稀土氧化剂会在太阳紫外线的作用下产生曝晒作用,如果作为建筑玻璃幕墙、外墙使用,U玻在1~2年之内就会发生色变,并且失去原有的光泽。由于建筑玻璃幕墙各处受太阳光照的程度不一样,曝晒几年后就会出现同一幕墙色差的情况。

  “曝晒作用(Solarization)是一种物理现象,指的是当材料被高能电磁波辐射时,颜色会发生改变。常见的高能电磁波有紫外线和X射线,而常见的会发生曝晒作用的材料有玻璃与塑料。”——《维基百科》

  3.为什么浮法玻璃不会发生色变?

  由于建筑幕墙大多采用普白浮法玻璃,不必在玻璃原料中加入氧化剂,因此不存在氧化剂在紫外线作用下化合价变化的情况。而超白浮法玻璃基本由大型浮法玻璃厂家生产,不会加入廉价氧化剂或漂白剂,因此也罕有曝晒后色变的情况。而个别U型玻璃厂家为了节省原料成本,加入廉价玻璃漂白剂,玻璃色变就在所难免了。

  二、U玻老化试验

  为了进一步验证玻璃色变的问题,我们对市面上的U型玻璃作了测试。本次实验U玻老化实验有两个关键点,一个是需要通过紫外耐候试验箱来实现曝晒作用,将不同厂家的U玻样片进行老化,另一个是通过专用的光度计分别在初始时与老化后来测得不同波长的可见光在各块U玻上的透光率。

普白U型玻璃

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